(57)【要約】  【課題】  ダイオキシンやＰＣＢ等に汚染された陸上の土壌、或いは海または河川或いは湖沼に堆積した土に付着したダイオキシン等を加熱分解法により無害化処理する方法を提供する。  【解決手段】  被処理土１を、混入空気の排除が可能な排気構造の投入口部２〜７から処理炉１３内へ投入し、処理炉１３内は、ガスの炉外漏れを防ぐ程度の負圧に保った還元雰囲気下で５００℃以上の高温に加熱し、前記被処理土１を処理炉１３内に少なくとも１０分以上滞留させて熱分解処理を加え、しかる後に排気構造の排出口部８〜１０から浄化処理土１１を排出する工程を連続的に行う。【選択図】  【図１】  
2005177636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理土を混入空気の排除が可能な排気構造の投入口部から処理炉内へ投入し、処理炉内はガスの炉外漏れを防ぐ程度の負圧に保った還元雰囲気下で５００℃以上の高温に加熱し、前記被処理土を処理炉内に少なくとも１０分以上滞留させて熱分解処理を加え、しかる後に排気構造の排出口部から浄化処理土を排出する工程を連続的に行うことを特徴とする、ダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法。
【請求項２】
被処理土は、ペレット状物に粒状化すると共に、乾燥して含水率１０％以下に前処理したものを投入口部から処理炉内へ投入することを特徴とする、請求項１に記載したダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法。
【請求項３】
処理炉は投入口部と排出口部を連絡する長い円筒形状の回転式炉とし、炉の回転を利用して被処理土を投入口部から排出口部に向かって移動させる推進機構を備え、被処理土は処理炉内に少なくとも１０分以上の滞留時間を確保して処理炉を移動させ、その間に連続的に熱分解処理を加える構成であることを特徴とする、請求項１または２に記載したダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法。
【請求項４】
処理炉内へ窒素ガスを注入して還元雰囲気を高め、被処理土の熱分解処理を行うことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一に記載したダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダイオキシンやＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）などに汚染された陸上の土壌、或いは海または河川或いは湖沼に堆積した土（以下、単に被処理土と言う。）に付着した前記ダイオキシン等を還元加熱分解法により無害化処理する方法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ダイオキシン等に汚染された土壌の人体や環境への悪影響が社会的に大きな問題点とされ、そうした汚染土壌の対策、無害化処理技術の確立が急務とされている。
下記の特許文献１には、ダイオキシンなどの有害な有機ハロゲン化物を含有する熱分解残渣、土壌、汚泥などの残留ダイオキシン濃度を低減することが可能な処理方法、或いは清浄土壌の生産方法及び装置が開示されている。
特許文献２にも、土壌中のダイオキシン類等の有機塩素化合物を除去する処理方法及び装置が開示されている。
【０００３】
特許文献３には、焼却灰や医療廃棄物、汚染土壌に含まれている有害物質をルツボ内で熱分解して無害化する方法が開示されている。
特許文献４には、肉骨粉を焼成して炭化物とすることにより、土壌改良材や融雪剤を得る炭化処理装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３３９５１４８号公報
【特許文献２】特開２００２−３３６８３４号公報
【特許文献３】特開２００３−１０８２５号公報
【特許文献４】特開２００３−１６０７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、従来からダイオキシン等に汚染された土壌その他の物質を無害化、清浄化する技術が種々研究されている。
しかし、上記特許文献１に開示された技術は、単に処理対象物を減圧下で加熱し、発生したガス状排出物を更に減圧下で加熱して処理するもので、無害化処理というには程遠い内容である。最終的には無害とは云えない残渣などが発生する。
特許文献２に開示された有機塩素化合物を除去する処理技術は、有機溶剤を混合して有機塩素化合物を抽出し、かくして有機塩素化合物を含んだ有機溶剤を脱水・濃縮して反応槽へ投入し、有機塩素化合物を分解するもので、所謂バッチ方式の処理であるから処理能力に劣る。また、有機溶剤を加えて除くという、いわば手の込んだ方法であり、実効性に乏しい技術である。
【０００６】
上記特許文献３に開示された技術も、有害物質をルツボ内で熱分解して無害化する、バッチ方式の処理であるから、処理する度にルツボを開閉するので温度が下がるし、還元雰囲気はその都度壊されてしまい、温度及び還元雰囲気の再現に時間がかかるので、処理能力に劣り、陸上や海または河川或いは湖沼に堆積した大量の土壌の無害化処理法としては産業上の実効性に乏しいものである。
上記特許文献４に開示された技術は、肉骨粉を焼成して炭化物とする装置であるから、ダイオキシン等に汚染された土壌の無害化処理に適用可能であるか、疑わしい。
【０００７】
本発明の目的は、陸上土壌や海または河川或いは湖沼などに堆積した大量の汚染土壌の無害化処理を、産業としての実効性を期待できる大量処理能力で実施することができ、また、被処理土には何物も加えず、可及的に有害物を一切発生させない内容の無害化処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法は、
被処理土１を混入空気の排除が可能な排気構造の投入口部２〜７から処理炉１３内へ投入し、処理炉１３内はガスの炉外漏れを防ぐ程度の負圧に保った還元雰囲気下で５００℃以上の高温に加熱し、前記被処理土１は処理炉１３内に少なくとも１０分以上滞留させて熱分解処理を加え、しかる後に排気構造の排出口部８〜１０から浄化処理土１１を排出する工程を連続的に行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法において、
被処理土１は、ペレット状物１’に粒状化すると共に、乾燥して含水率１０％以下に前処理したものを投入口部２〜７から処理炉１３内へ投入することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載したダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法において、
処理炉１３は投入口部２〜７と排出口部８〜１０を連絡する長い円筒形状の回転式炉とし、炉の回転を利用して被処理土１を投入口部２〜７から排出口部８〜１０に向かって移動させる推進機構を備え、被処理土１は処理炉１３内に少なくとも１０分以上の滞留時間を確保して処理炉１３内を移動させ、その間に連続的に熱分解処理を加える構成であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、請求項１乃至３のいずれか一に記載したダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法において、
処理炉１３内へ窒素ガスを注入して還元雰囲気を高め、被処理土１の熱分解処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法は、投入口部２〜７から排出口部８〜１０までの間で、被処理土１を処理炉１３内に必要な滞留時間に設定して移動させ、連続的に無害化処理する方法であり、例えば毎時２００kg程度、１日当たり５トン程度の大量処理能力を発揮して、大量の土壌の無害化処理を産業として実効性のある実施ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
被処理土１を混入空気の排除が可能な排気構造の投入口部２〜７から処理炉１３内へ投入し、処理炉１３内はガスの炉外漏れを防ぐ程度の負圧に保った還元雰囲気下で５００℃以上の高温に加熱し、前記被処理土１を処理炉１３内に少なくとも１０分以上滞留させて熱分解処理を加え、しかる後に排気構造の排出口部８〜１０から浄化処理土１１を排出する工程を連続的に行う。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係るダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法を実施するのに好適な減圧還元加熱分解装置の一例を概念的に示している。
陸上土壌、或いは海または河川や湖沼などから採取した汚染土壌、即ち被処理土１は、含水率１０％以下に加熱乾燥したものをそのまま、又は同被処理土１に必要最少限度の水を加えて混練したものを所謂押し出し成形機にかけて細い麺棒状に押し出し成形し、それを細かく切断し、成形機にかけて粒度５mm以下のペレット状物１’とした後に加熱乾燥して含水率１０％以下に乾燥したものを、図１の減圧還元加熱分解装置へ投入して処理する。
図１の減圧還元加熱分解装置は、請求項１に記載した方法を実施するのに好適な、下記の機能、機構を備えている。
【００１５】
上記被処理土１または成形処理したペレット状物１’を投入する投入口部として、上向きのホッパー２が電動機３で駆動されるフィーダー５と接続されている。しかもこのホッパー２とフィーダー５との接続部には、被処理土１又は１’と共に混入するであろう空気（酸素）を可及的に排除して処理炉内の還元雰囲気を良好に保持する手段として、二重扉式で真空ポンプによる排気系４ａを接続した開閉式のシャッター４が設けられ、熱分解に有害な空気（酸素）が混入することを防止している。前記フィーダー５の前端が気密構造のホッパー６を介して非回転構造の投入口部ケーシング７と接続されている。この投入口部ケーシング７の内部に、前記ホッパー６から落下してきた被処理土１又は１’を処理炉内へ送り込むフィーダーが設置されており、該フィーダーは電動機１２で駆動する構成である。
【００１６】
図１中の符号１３が処理炉を指す。これは細長い中空の円筒形状をなし、その両端がフランジ１４、１４に支持されている。前記処理炉１３の外周に加熱手段として赤外線ヒータ１５が設置され、更にその外周が断熱胴部１６で被覆されている。断熱胴部１６の両端も前記フランジ１４、１４と接合されており、断熱胴部１６の外周面に取り付けた複数の環状レール１７、１７が、架台２０上の受けローラ１８、１８で回転自在に支持されている。処理炉１３および断熱胴部１６の電動機による回転手段については、図示を省略した。細長い中空の円筒形状をなす処理炉１３の内周面には、前記フィーダーで投入された非処理土１又はペレット状物１’を、処理炉１３の回転を利用して入り口側から出口側まで移動させる推進機構として一連の螺旋溝が形成されている。もっとも、推進機構としては、一定の推進角に傾けられた送り羽根その他の機構を実施することもできる。
【００１７】
図１中の左側のフランジ１４から左方へ突き出された回転胴２１に対して、上記した投入口部ケーシング７の右側部分が同心配置で非回転状態に挿入され、両者間に公知の気密保持機構を設けて一体的で気密的な接続が行われている。投入口部ケーシング７は、支持台２５により架台２０上に固定して支持されている。
同様に、処理炉１３の右側に位置するフランジ１４から右方へ突き出された回転胴２１に対しては、やはり非回転構造の排出口部ケーシング８の左側部分が同心配置に挿入され、両者間に公知の気密保持機構を設けて一体的、気密的な接続が行われている。この排出口部ケーシング８の中に、電動機２２で駆動されるフィーダーが内蔵されており、処理炉１３の右端に到達した浄化処理土１１を排出する構成とされている。排出口部ケーシング８の終端近傍位置に排出用ホッパー９が下向きに設置されている。この排出用ホッパー９の出口部位にも、空気の侵入を可及的に排除する手段として、二重扉式で真空ポンプによる排気系２４を接続した開閉式のシャッター１０が設けられている。前記の排出口部ケーシング８も、支持台２６で架台２０上に固定して支持されている。前記のシャッター１０を開くことにより、無害化処理された浄化処理土１１が排出される。
【００１８】
上記架台２０の下には、上記投入口部ケーシング７へ接続した排気管３０を通じて誘引されてくる排気ガスを冷却するガス冷却水槽３１と真空引きのための真空ポンプ３２、そして、真空ポンプ３２の排気を清浄化する２段階の貯油式タンク３３が設置されている。排気管３０を通じて真空引きすることにより、処理炉１３内のガスが炉外へ漏れ出す事故の無いように処理炉１３内は負圧状態に保たれる。一方、排出口部ケーシング８には、Ｎ２ガスタンク３５から延びるＮ２ガス供給管３６が接続されており、処理炉１３内の還元雰囲気をより一層高めるためにＮ２ガスの供給が行われる。図１中の符号３７は処理炉１３の温度を断熱胴部１６との間で遮断する冷却水タンクである。
【００１９】
本発明に係るダイオキシン等による汚染土壌の無害化処理方法は、一例として上記図１に概略構造を示した減圧還元加熱分解装置を使用して、次のように実施される。
被処理土１は、そのまま含水率１０％以下に加熱乾燥して、又はペレット状物１’に粒状化し加熱乾燥して含水率１０％以下に前処理したものを、ホッパー２へ供給する。ホッパー２内のペレット状物１’等は、混入空気の排除が可能な排気構造のシャッター４を開閉操作することにより、次々と処理炉１３内へ投入する。
処理炉１３内は、ガスの炉外漏れを防ぐ程度の負圧に保った還元雰囲気下で、５００℃以上の高温に加熱し、投入された被処理土１又は１’を処理炉１３内に少なくとも１０分以上滞留させて無害化のための熱分解処理を加える。しかる後に処理炉１３の終端から処理済み土を次々とホッパー９へと排出し、混入空気の排除が可能な排気構造のシャッター１０から浄化処理土１１を再び大気中（炉外）に排出する工程を連続的に行う。
【００２０】
因みに、表１と図２の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、処理炉１３へ投入された粒度５mm程度のペレット状物１’の処理に関する、炉内滞留時間と浄化度効果の因果関係について示している。処理炉１３の炉内温度が６００℃〜７００℃、炉内気圧０．５気圧の条件下で処理した結果である。炉内滞留時間４０分と長い方が、２０分の場合よりも除去率に優れていることは明らかであるが、両者の実質的差は微差の範囲である。炉内滞留時間２０分でも、総ＤＸＮ量の除去率は９９．７％、毒性等量の除去率は９６．８％に達し、充分な無害化効果を確認できた。
【００２１】
【表１】
2005177636.tif 000003
【００２２】
更に詳細なデータを得る室内試験を、次の要領で行った。
この実験は、処理炉１３内を０．５気圧以下の還元加熱雰囲気下で、被処理土１の炉内滞留時間と温度をパラメータとして処理効果の確認を行ったものである。
表２から明らかなように、ＣＡＳＥ３と４では、処理時間（炉内滞留時間）が１０分で共通するけれども、処理温度が５００℃と６００℃に異なる場合である。しかし、総ＤＸＮ量および毒性等量の除去効果は両者共に申し分なく、毒性等量除去率は両者共に９９．９％に達している。
ＣＡＳＥ５と６は、処理温度が６００℃で共通するが、処理時間（炉内滞留時間）が２０分と３０分と異なる場合である。やはり総ＤＸＮ量および毒性等量の除去効果は両者共に申し分なく、毒性等量除去率は両者共に９９．９％に達している。
ＣＡＳＥ７と８は、処理温度が７００℃で共通するが、処理時間（炉内滞留時間）が２０分と３０分と異なる場合である。やはり総ＤＸＮ量および毒性等量の除去効果は両者共に申し分なく、毒性等量除去率は前者は９９．９％、後者は９８．９．％に達している。
【００２３】
【表２】
2005177636.tif 000004
【００２４】
上記無害化のメカニズムは、本発明者らの推論によれば、被処理土を汚染したダイオキシン等は、処理炉１３内で酸素がほとんどない還元雰囲気下で、５００℃以上の高温に加熱されることにより、熱分解により高エネルギ化した水素原子がダイオキシンを構成する塩素基と置換する。いわゆる脱塩素反応による結果と考えられている。因みにダイオキシンは塩素数および塩素の場所によって毒性が異なり、分子としての対称性が高いほど毒性が高い。最も有毒性が強い分子は四塩化ジベンゾダイオキシンといわれる。
したがって、本発明の方法を実施する装置は、図１の減圧還元加熱分解装置に限るものではなく、本発明の必須条件を実現可能であれば、その構成の如何を問わない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の方法を実施する減圧還元加熱分解装置の一例を概念的に示した一部破断の正面図である。
【図２】(Ａ)、(Ｂ)は、表１をグラフ化したものである。
【符号の説明】
【００２６】
１        被処理土
１’      ペレット状物
２〜７    投入口部  
１３      処理炉
８〜１０  排出口部
１１      浄化処理土  
【図１】
2005177636.tif 000005
【図２】
2005177636.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月21日(2005.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理土をペレット状物に粒状化すると共に乾燥し含水率１０％以下に前処理して、混入空気の排除が可能な排気構造の投入口部から処理炉内へ投入する段階と、
処理炉は、投入口部と排出口部を連絡する長い円筒形状の回転式炉とし、処理炉の回転を利用して被処理土を投入口部から排出口部に向かって移動させる推進機構を備えた構成とし、投入口ケーシングへ接続した排気管を通じて真空引きすることで処理炉内はガスの炉外漏れを防ぐ程度の負圧に保ち、他方、排出口ケーシングへ接続した供給管を通じて窒素ガスを注入して還元雰囲気を高め、処理炉内を５００℃以上の高温に加熱して、被処理土は処理炉内に少なくとも１０分以上の滞留時間を確保して処理炉を移動させ、その間に連続的に熱分解処理を加える段階と、
しかる後に混入空気の排除が可能な排気構造の排出口部から処理済み土を炉外へ排出させる段階とから成ることをそれぞれ特徴とする、汚染土壌の無害化処理方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、ダイオキシンやＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）など（以下、ダイオキシン等と略す。）に汚染された陸上の土壌、或いは海または河川或いは湖沼に堆積した土（以下、単に被処理土と言う。）に付着した前記ダイオキシン等を還元加熱分解法により無害化処理する方法の技術分野に属する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る汚染土壌の無害化処理方法は、
被処理土をペレット状物に粒状化すると共に乾燥し含水率１０％以下に前処理して、混入空気の排除が可能な排気構造の投入口部から処理炉内へ投入する段階と、
処理炉は、投入口部と排出口部を連絡する長い円筒形状の回転式炉とし、処理炉の回転を利用して被処理土を投入口部から排出口部に向かって移動させる推進機構を備えた構成とし、投入口ケーシングへ接続した排気管を通じて真空引きすることで処理炉内はガスの炉外漏れを防ぐ程度の負圧に保ち、他方、排出口ケーシングへ接続した供給管を通じて窒素ガスを注入して還元雰囲気を高め、処理炉内を５００℃以上の高温に加熱して、被処理土は処理炉内に少なくとも１０分以上の滞留時間を確保して処理炉を移動させ、その間に連続的に熱分解処理を加える段階と、
しかる後に混入空気の排除が可能な排気構造の排出口部から処理済み土を炉外へ排出させる段階とから成ることをそれぞれ特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
上記無害化のメカニズムは、本発明者らの推論によれば、被処理土を汚染したダイオキシン等は、処理炉１３内で酸素がほとんどない還元雰囲気下で、５００℃以上の高温に加熱されることにより、熱分解により高エネルギ化した水素原子がダイオキシンを構成する塩素基と置換する、いわゆる脱塩素反応による結果と考えられている。因みにダイオキシンは塩素数および塩素の場所によって毒性が異なり、分子としての対称性が高いほど毒性が高い。最も有毒性が強い分子は四塩化ジベンゾダイオキシンといわれる。
したがって、本発明の方法を実施する装置は、図１の減圧還元加熱分解装置に限るものではなく、本発明の必須条件を実現可能であれば、その構成の如何を問わない。